浅谈岩土工程勘察设计中水文地质问题

陈伟鹏

（中兵勘察设计研究院有限公司， 福建 厦门 361000）

0 引言

我国岩土工程施工获得进步十分显著，在一定程度上促进了各类土木工程建设。但值得注意的是，从当前岩土工程勘察设计工作实际情况来看，仍然有一系列问题存在，特别是岩土工程勘察中水文地质方面存在的问题较为显著，影响工程设计及具体施工的同时，也会在一定程度上阻碍工程建设，导致工程质量及施工效率、成本投入等预期管控目标难以实现。对此，必须要进一步探讨岩土工程勘察设计中水文地质问题，为土木工程施工奠定坚实基础。

1 岩土工程勘察中的水文地质问题

1.1 地表水和地下水的调查

随着城市建设的发展范围越来越大，建设场地周围经常存在地表水，如大海、河流、排洪沟、池塘等等。地表水的范围、流量、洪水位、腐蚀性往往对基础设计有着极为重要的影响，勘察时应认真查明。地表水和地下水的补排关系及其对地下水位的影响，关系到抗浮设防水位的判定，岩土工程师必须进行分析。

东部沿海地区的台风暴雨天气及潮汐往往决定当地的历史最高水位。如福州城区的历史最高水位基本受到2005 年的“龙王”台风暴雨天气、闽江的最高潮水位等因素控制。所以区域性气候资料，如年降水量、蒸发量及其变化、极端天气、周边地表水的变动幅度对地下水的影响是不可忽略的，岩土工程师再进行岩土工程勘察时必须予以重视。

地下水的类型和赋存状态无疑对岩土工程设计和施工起着重要的影响。勘察时的地下水位、历史最高水位、近3～5 年最高水文、水文变化趋势和主要影响因素的查明对抗浮设防水位这一重要参数的提出提供重要依据。

1.2 水的腐蚀性

由于地下水与基础的紧密接触，查明地下水的腐蚀性是岩土工程勘察工作中必须认真进行的重要一环，显而易见的道理，建筑材料的腐蚀严重影响建筑质量的安全[1]。勘察时应严格按照《岩土工程勘察规范》GB50021-2001 及相关地方规范仔细评价水和土的腐蚀性，包括水和土对混凝土结构的腐蚀性、水和土对混凝土结构中的钢筋的腐蚀性、水和土对钢结构的腐蚀性。评价应特别注意表格下方的注解。取水样时应注意不同水层的隔离，能更好地分别评价各层地下水的腐蚀性。

1.3 抗浮设防水位

毫无疑问，抗浮设防水位是勘察报告里最重要的参数之一。基础设计中的抗浮设计必须由此计算浮力。2019 年，《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019 的发布为抗浮设防水位的确定提供了很重要的依据。岩土工程师应根据地方经验及《建筑工程抗浮技术标准》JGJ476-2019 提出准确的抗浮设防水位。需要注意的是，场地及其周边或场地竖向设计的分区标高差异较大时，宜按划分抗浮设防分区采用不同的抗浮设防水位，如果采取同一设防水位标高，必然与实际存在偏差。勘察期间实测的地下水水位只代表相当短的时间内的水位，施工期和使用期抗浮设防水位不应采用未经分析论证的勘察期间实测的地下水水位。

各地方水文地质调查工作的缺失、水文地质资料难以获得、建设工程的大挖大填引起的水位变化、日益严重的恶劣气候等因素对抗浮设防水位的准确提出造成了相当大的困难，相关建设方对拟采用的抗浮设防水位有异议时，宜组织专项论证进行确定。

2 岩土工程设计中的水文地质问题

2.1 设计水位的取值

由于地下水水位高往往引起侧压力的增加，在设计中视为不利因素，所以岩土设计一般取较高水位，如勘察报告中用抗浮设计水位作为设计水位。若为短期内回填的基坑，也可取近3～5 年最高水位作为设计水位。

2.2 地下水渗流引起的破坏

岩土工程师在设计中往往忽略地下水是动态的事实，地下水渗流引起支挡结构的荷载作用增加是很明显的，渗透力是体积力，是土中的渗透水流在水头差作用下，作用于单位体积土体内土粒上的拖曳力，渗透力与水力梯度成正比。因此，地下水的急剧上升和下降会造成渗透力急剧增大，流沙或基坑突涌等现象就极有可能因此引发，严重情况下，整个岩土工程安全性及稳定性都会面临巨大威胁[2]。因此，岩土工程勘察设计过程，必须要高度重视地下水渗流问题。

2.3 土、水压力的分、合算

土、水压力的分、合算方法是每个岩土工程必须掌握的技能。简单概括，对于地下水位以下的弱透水层（如黏土、粉质黏土、淤泥等）采用水、土合算方法，对地下水位以下的强透水层（如粉土、沙土、碎石土等）采用水、土分算方法。值得一提的是，在抗震设计中，若饱和粉、砂土层可能发生液化，也应采用水、土合算方法，此时重度取液化时的最大饱和重度。

2.4 地下水控制

地下室基础施工时应把地下水控制在基坑底以下，才能保证施工的顺利进行。地下水控制应根据工程地质和水文地质条件、基坑周边环境要求及支护结构形式选用截水、降水、集水明排方法或其组合，同时分析地下水水分情况和具体类型（如表1）。当降水会对基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路等造成危害或对环境造成长期不利影响时，应采用截水方法控制地下水[3]。采用悬挂式帷幕时，应同时采用坑内降水，并宜根据水文地质条件结合坑外回灌措施。基坑降水对周边环境会造成一定的影响，如地面沉降和抽水引起的水土流失，降水前应评估对周边环境影响的严重性。

表1 地下水水位情况和类型

此外，在基坑底隔水层下存在承压水的情况下有可能造成基坑突涌破坏，岩土工程师设计时应分析突涌可能性。防止基坑突涌可采用：（1）降低地下水位、降低承压水压力的技术措施；（2）采用隔水帷幕,切断坑内承压水等方法解决。

3 解决岩土工程勘察设计中水文地质问题的策略分析

3.1 做好地下水性质检测工作

水理性质研究内容具体有溶水性、透水性、持水性，以此为基础来勘察水理性质，能为水文地质勘察工作质量提供保障，而在利用所收集岩土层水理性质特征的情况下，也能在一定程度上指导工程施工的调整和优化，确保施工过程危险事故问题的发生得以有效避免。具体来说，相关工作人员应以过往调查经验为依据，将可能会给水理性质造成影响的因素有效排除，如通过取样随机性的增加，使得以往在某一处集中取样的情况有效避免，确保样品分析结果能与该区域整体岩石水理性质更加接近。以往地下水检测过程，是以人工方式为主，此时会导致工作效率大幅度降低，随着信息技术的迅猛发展，使得水质检测的新模式开始逐渐涌现，如通过信息技术设备的应用，能促进检测效率和检测质量的提高，而水质软硬度也能得到良好检测，之后以检测数据参数变化为依据，可在预防方面加强力度，为工程施工安全提供保障。

3.2 完善评价内容

不同地质问题给工程施工造成的影响也存在差异化现象，而岩土工程勘察工作主要目的体现在：通过行之有效措施的应用，避免地质问题影响工程施工。所以，必须要为地质问题评价科学性、合理性提供保障。勘察地质问题评价体系建立环节，应全面、详细考虑各种地质参数，同时不同地质问题可能造成的危害、影响等也应充分考虑，并且注意地质问题对应等级的划分，以此为依据来指导工程设计和施工[4]。评价、分析一些水文地质情况可能会给工程施工造成的影响，进而深化处理表层信息，是勘察工作重要任务所在，与此同时，在做好工作评价的过程中，也应深入评价自身勘察工作质量，明确勘察各环节是否以相关规范要求为依据，是否具备规范性等，借此避免因勘察中某些因素而影响到勘察结果准确性。总而言之，只有为勘察地质问题评价体系的科学性、合理性提供保障，才能为工程设计可靠性奠定坚实基础。

3.3 不断发展地质勘探技术

在建筑工程领域迅猛发展的背景下，工程建设开始越来越严格要求岩土工程勘察结果全面性及精确性等，此时勘察工作开展的过程中，应通过高精度、高技术水平、先进仪器设备的应用，使工作人员压力有效减轻，为勘察参数的精确性和细致化提供保障，以可靠参考依据支撑后续工程施工。如借助全液压岩心钻机的应用，开展岩石地层勘察检测工作，此种机械设备可在坚硬岩石地层中使用，能为钻孔及取样提供巨大便利作用。除此之外，还有某些新设备不仅能进行土样及水样等的取样工作，同时气态样取样工作也能有效开展，使多方面勘察需求得以充分满足。

3.4 加强勘察设计和任务研究

在岩土工程勘察过程，往往会面临较多工作内容，同时也存在较强专业性，具体工作开展的前期，应注意勘察目标的充分明确，勘察设计环节要周全考虑各项勘察内容，以勘察设计为依据开展具体勘察工作，才能清晰认识勘察工作的目标所在[5]。设定勘察目标时，应与工程建设具体需求和相关地区基本地质情况充分结合，为勘察结果可靠性提供保障，以此为依据进行设计方案和施工方案的调整工作，才能为工程建设规划与地质情况相符提供保障。值得注意的是，在岩土工程勘察工作强化分析的过程中，应注意不同勘察地区水文地质基本信息的着重研究，以基本信息情况为依据，为勘察工作落实和持续推进提供帮助。

3.5 加强岩土工程监测

岩土工程监测对边坡稳定状态及时预报，确保坡下作业的人、机、物安全，确保基坑周边建（构）筑物安全，指导对基坑支护的加固、补强以及支护方法的选定，为基坑支护技术分析提供有效数据，以便总结经验和教训，为今后的工作作指导。水文地质问题引起的支挡结构破坏也会事先产生一定的位移和应力的变化，加强岩土工程监测能让我们提前预防事故的发生，监测数据对技术的发展研究也是相当重要的。

4 结束语

综合上述岩土工程勘察设计中水文地质问题中，立足深层方面进行分析，却有较多问题隐藏其中，如频繁出现的施工质量问题、层出不穷的安全事故等，而造成上述问题的主要原因就是地下水。应根据工程实际情况，分析岩土工程勘察设计中水文地质问题，准确做出解决策略，从而能够提高岩土工程勘察设计技术。